1、1实验三 字符串、元胞和构架数组MATLAB 6.x 版的内建数据类型（Built-in data type）就有 5 种以上，此外还有许多其他专门设计的类（Class），如符号类、内联函数类、控制工具包中的线性时不变模型类、神经网络类等。就程序设计而言，MATLAB 6.x 版采用了面向对象编程技术。数据和编程的改变使用户能更简捷而自然地解决复杂的计算问题（如符号计算问题、多变量控制系统问题、神经网络问题）。本章内容根据 MATLAB6.5 编写，但绝大部分内容适用于其他MATLAB6.x 版本。第二章介绍了数值数组（Numeric Array），这是读者比较熟悉的数据类型。本章将集中讲述另
2、外三类数据：字符串数组（Character String Array）、元胞数组（Cell array）和构架数组（Structure array）。它们之间的基本差别见表 3-1。表 3-1 四种数据类型基本构成比较表数组类型 基本组分 组分内涵 基本组分占用字节数数值数组 元素 双精度实数标量或双精度复数标量816字符串数组 元素 字符 2元胞数组 元胞 可以存放任何类型、任何大小的数据。不定构架数组 构架 只有挂接在构架上的“域”才能存放数据。数据可以是任何类型、任何大小。不定3.1 字符串数组3.1.1 字符串入门【例 3.1.1-1】先请读者实际操作本例，以体会数值量与字符串的区别。
3、cleara=12345.6789class(a) a_s=size(a) b=S class(b) b_s=size(b) whos 3.1.2 串数组的属性和标识【例 3.1.2-1】本例演示：串的基本属性、标识和简单操作。（1）a=This is an example. （2）2size(a) （3）a14=a(1:4) ra=a(end:-1:1) （4）ascii_a=double(a) char(ascii_a) （5）w=find(a=a % max_text=char(maximum,t_text,y_text); % %tit=y=exp(-,num2str(a),t)*si
4、n(,num2str(w),t); %plot(t,zeros(size(t),k)hold onplot(t,y,b)plot(t(i_max),y_max,r.,MarkerSize,20)text(t(i_max)+0.3,y_max+0.05,max_text) % title(tit),xlabel(t),ylabel(y),hold off 40 t图 3.1-1 3.1.3.4 利用元胞数组创建复杂字符串【例 3.1.3.4-1】元胞数组在存放和操作字符串上的应用。a=MATLAB 6.x ;b=includes new data types:;c1= Multidimensio
5、nal array;c2=User-definable data structure;c3= Cell arrays;c4=Character array;c5= Function handle;c=char(c1,c2,c3,c4,c5);C=a;b;c; % disp(C1:2) % disp( ) %disp(C3) % 3.1.4 串转换函数【例 3.1.4-1】fprintf, sprintf, sscanf 的用法示例。rand(state,0);a=rand(2,2);s1=num2str(a)s_s=sprintf(%.10en,a) fprintf(%.5g,a) s_ssc
6、an=sscanf(s_s,%f,3,2) 3.1.5 串操作函数3.2 元胞数组3.2.1 元胞数组的创建和显示3.2.1.1 元胞标识寻访和内容编址寻访的不同53.2.1.2 元胞数组的创建和显示【例 3.2.1.2-1】本例演示： 元胞数组的创建。)2(C_str=char(这是,元胞数组创建算例 1);R=reshape(1:9,3,3);Cn=1+2i;S_sym=sym(sin(-3*t)*exp(-t); （1）直接创建法之一A(1,1)=C_str;A(1,2)=R;A(2,1)=Cn;A(2,2)=S_sym;A （2）直接创建法之二B1,1=C_str;B1,2=R;B2,
7、1=Cn;B2,2=S_sym;celldisp(B) 3.2.2 元胞数组的扩充、收缩和重组【例 3.2.2-1】元胞数组的扩充。（1）C=cell(2); C(:,1)=char(Another,text string);10:-1:1 （2）AC=A C A_C=A;C 【例 3.2.2-2】cellplot 能用图形形象化地表示元胞数组的内容。（A_C 取自上例）cellplot(A_C,legend) 图 3.2-1 【例 3.2.2-3】元胞数组的收缩和重组。（1）A_C(3,:)= 6（2）R_A_C=reshape(A_C,2,3) 3.2.3 元胞数组内容的调取【例 3.2.
8、3-1】元胞数组内容的调取示例。（1）f1=R_A_C(1,3) class(f1) （2）f2=R_A_C1,3 class(f2) （3）f3=R_A_C1,1(:,1 2 5 6) （4）f4,f5,f6=deal(R_A_C1,3,4) 3.2.4 元胞数组转换函数【例 3.2.4-1】常用元胞数组转换函示例。（1）num2cell 把数值数组转换成元胞数组rand(state,0);A=rand(2,3,2) C1=num2cell(A) C2=num2cell(A,1) C3=num2cell(A,2,3) （2） clear,x=zeros(4,5);x(:)=1:20 C4=m
9、at2cell(x, 2 2, 3 2)celldisp(C4) （3）D=cell2mat(C4(1,:) 73.3 构架数组3.3.1 构架数组的创建和显示3.3.1.1 直接创建法及显示【例 3.3.1.1-1】本例通过温室数据（包括温室名、容积、温度、湿度等）演示：单构架的创建和显示。（1）green_house.name=一号房; % green_house.volume=2000 立方米; % green_house.parameter.temperature=31.2 30.4 31.6 28.729.7 31.1 30.9 29.6;%green_house.parameter
10、.humidity=62.1 59.5 57.7 61.562.0 61.9 59.2 57.5; % （2）显示“单构架”结构和内容green_house % green_house.parameter % green_house.parameter.temperature% 【例 3.3.1.1-2】本例演示构架数组的创建和显示，并利用构架数组保存一个温室群的数据。本例的运行以例 3.3.1.1-1 为先导。（1）green_house(2,3).name=六号房; % （2）green_house % green_house(2,3) % 3.3.1.2 利用构造函数创建构架数组【例 3
11、.3.1.2-1】利用构造函数 struct，建立温室群的数据库。（1）a=cell(2,3);green_house_1=struct(name,a,volume,a,parameter,a(1,2) % （2）green_house_2=struct(name,a,volume,parameter,) % （3）green_hopuse_3(2,3)=struct(name,volume,parameter,)% （4）a1=六号房 ;a2=3200 立方米;8green_house_4(2,3)=struct(name,a1,volume,a2,parameter,);%T6=31.2,
12、30.4,31.6,28.7;29.7,31.1,30.9,29.6; % green_house_4(2,3).parameter.temperature=T6; % green_house_4 3.3.2 构架数组域中内容的调取和设置【例 3.3.2-1】本例目的：一，演示函数 fieldnames , getfield , setfield 的使用方法；二，让读者感受到构架数组对应用工具包的影响；三，演示 struct 函数把“对象”转换为构架的应用。本例为获得一个演练的构架，借助 Toolbox control 工具包中的 tf 函数，先产生一个用传递函数描写的 LTI 线性时不变 2
13、 输入 2 输出系统 。sss12432（1）Stf=tf(3,2;4 1,1,1 3 2,1 1 1;1 2 2 1,1 0) （2）SSTF=struct(Stf) （3）FN=fieldnames(SSTF)class(FN) （4）FC=getfield(SSTF,den,2,1)FC1poly2str(FC1,s) （5）SSTF.num2,1SSTF=setfield(SSTF,num,2,1,1 3 1);SSTF.num2,1 3.3.3 构架数组操作深入3.3.3.1 构架数组的扩充和收缩【例 3.3.3.1-1】本例演示构架数组 SSTF 的扩充和收缩。（本例以例 3.3.
14、2-1 的运行为基础。）（1）size(SSTF) （2）SSTF(2,2)=struct(tf(1,1 1)9size(SSTF) （3）SSTF(1,:)=S22n=SSTF(1,2).num,S22d=SSTF(1,2).denprintsys(S22n1,S22d1) 3.3.3.2 增添域和删除域【例 3.3.3.2-1】对构架数组 green_house 进行域的增添和删减操作。（1）clear,for k=1:10;department(k).number=No.,int2str(k);enddepartment （2）department(1).teacher=40;depar
15、tment(1).student=300;department(1).PC_computer=40;department （3）department(2).teacher.male=35;department(2).teacher.female=13;D2T=department(2).teacher %第 2 构架 teacher 域包含两个子域D1T=department(1).teacher %第 1 构架 teacher 域仅是一个数 （4）department(2).teacher=rmfield(department(2).teacher,male);department(2).t
16、eacher （5）department=rmfield(department,student) department=rmfield(department,teacher;PC_computer) 3.3.3.3 数值运算操作和函数对构架数组的应用【例 3.3.3.3-1】数值运算操作和函数在构架域上的作用。n_ex=5;for k=1:n_ex,ex(k).f=(k-1)*n_ex+1:5;end ex %disp(blanks(10) 构架域中内容)for k=1:n_ex,disp(ex(k).f),end class(ex(1).f) %10sum_f=zeros(1,5);for
17、k=1:n_ex,sum_f=sum_f+ex(k).f;end,sum_f %disp(blanks(20) ex.f 的平方根值)for k=1:n_ex,disp(sqrt(ex(k).f),end 3.3.4 构架数组和元胞数组之间的转换【例 3.3.4-1】指令 struct2cell 和 cell2struct 的使用。（1）for k=1:5,ex(k).s=No. int2str(k);ex(k).f=(k-1)*5+1:5;end （2）fprintf(%sn,ex.s 域的内容 );fprintf(%s,blanks(4)for k=1:5;fprintf(%s,ex(k)
18、.s blanks(1);endfprintf(%sn,blanks(1),fprintf(%sn,ex.f 域的内容 )for k=1:5;disp(ex(k).f);end （3）C_ex=struct2cell(ex);size(C_ex)fprintf(%s,C_ex1,1,1,blanks(3)fprintf(%5g,C_ex2,1,1) （4）FS=S_char;F_num; EX1=cell2struct(C_ex,FS,1) EX1(1) （5）EX2=cell2struct(C_ex,xx,2) （6）YY=strvcat(y1,y2,y3,y4,y5);EX3=cell2struct(C_ex,YY,3) EX3(1) EX3(2) 【例 3.3.4-2】带子域的构架数组转换为元胞数组。 本例中的 ex 构架数组由例 3.3.4-1 生成，然后再运行以下程序。ex(1,1).s %ex(1,1).s.sub=SUB 1;ex(3,1).s.sub=SUB 3;ex(3,1).s.num=1/3; ex(1,1).s 11ex(3,1).s C_ex_sub=struct2cell(ex) size(C_ex_sub) C_ex_sub1,1,1 C_ex_sub1,3,1 3.4 关于数据类型的归纳性说明
